(57)【要約】【課題】  容器内の液体の液面高さを高精度に検知することが可能な液面検知センサ及びそれを用いた液体注入装置、容器の自動容量測定装置並びに液面検知方法を提供する。【解決手段】  先端の高さ位置が異なるとともに水平方向に適宜の間隔を置く上位電極棒及び下位電極棒を有する液面検知センサにおいて、上位電極棒及び下位電極棒を容器内に挿入させたとき、上位電極棒は、その先端を容器内の液体の液面の中心線上に接近させるように形成している。【選択図】      図１
2006047103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端の高さ位置が異なるとともに水平方向に適宜の間隔を置く上位電極棒及び下位電極棒を有し、この上位電極棒及び下位電極棒を容器内に挿入させた状態で、上位電極棒の先端が液体に接触したとき或いは液面上に露出したとき、上位及び下位の電極棒が液体を介して導通されること或いは上位及び下位の電極棒の液体を介した導通が断たれることによって液体の液面高さを検知する液面検知センサにおいて、
上位電極棒及び下位電極棒を容器内に挿入させたとき、上位電極棒は、その先端を容器内の液体の液面の中心線上に接近するように形成させていることを特徴とする液面検知センサ。
【請求項２】
上位電極棒の先端部分を容器内の液体の液面の中心線上に向けて折曲し、更にその先端を中心線上まで折曲した位置で下方に向けて垂直に折曲して先端折曲部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の液面検知センサ。
【請求項３】
上位及び下位の電極棒間に交流電流を流すようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液面検知センサ。
【請求項４】
上位及び下位の電極棒を耐食性に優れた金属材で構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の液面検知センサ。
【請求項５】
耐食性に優れた金属としてプラチナを用いたことを特徴とする請求項４に記載の液面検知センサ。
【請求項６】
容器内に挿入されて液体を注入する給水管と、容器内に注入された液体の液面高さを検知する液面検知センサとを備え、液面検知センサは、先端の高さ位置が異なるとともに水平方向に適宜の間隔を置いて給水管の先端外周部に取り付けられた上位電極棒及び下位電極棒を有し、容器内に給水管とともに挿入された状態で、上位電極棒の先端が液体に接触したとき或いは液面上に露出したとき、上位及び下位の電極棒が液体を介して導通されること或いは上位及び下位の電極棒の液体を介した導通が断たれることによって液体の液面高さを検知するようにした液体注入装置において、
液面検知センサの上位電極棒及び下位電極棒を容器内に挿入させたとき、上位電極棒は、その先端を容器内の液体の液面の中心線上に接近するように形成させていることを特徴とする液体注入装置。
【請求項７】
上位電極棒の先端部分を容器内の液体の液面の中心線上に向けて折曲し、更にその先端を中心線上まで折曲した位置で下方に向けて垂直に折曲して先端折曲部を形成したことを特徴とする請求項６に記載の液体注入装置。
【請求項８】
液面検知センサの上位及び下位の電極棒間に交流電流を流すようにしたことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の液体注入装置。
【請求項９】
液面検知センサの上位及び下位の電極棒を耐食性に優れた金属材で構成したことを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の液体注入装置。
【請求項１０】
耐食性に優れた金属としてプラチナを用いたことを特徴とする請求項９に記載の液体注入装置。
【請求項１１】
容器の重量を測定する計量台と、容器内に挿入されて液体を注入する給水管と、容器内に注入された液体の液面高さを検知する液面検知センサと、容器内に注入する液体の温度を検知する温度検知センサと、容器の天面を検知する天面検知センサと、給水管を制御し、かつ、液面検知センサ、温度検知センサ、天面検知センサからの検知信号及び計量台からの測定信号により容器の入味線容量、満注容量、空隙容量又は入味線高さを演算する制御手段とを備え、液面検知センサは、先端の高さ位置が異なるとともに水平方向に適宜の間隔を置いて給水管の先端外周部に取り付けられた上位電極棒及び下位電極棒を有し、容器内に給水管とともに挿入された状態で、上位電極棒の先端が液体に接触したとき或いは液面上に露出したとき、上位及び下位の電極棒が液体を介して導通されること或いは上位及び下位の電極棒の液体を介した導通が断たれることによって液体の液面高さを検知するようにした容器の自動容量測定装置において、
液面検知センサの上位電極棒及び下位電極棒を容器内に挿入させたとき、上位電極棒は、その先端を容器内の液体の液面の中心線上に接近するように形成させていることを特徴とする容器の自動容量測定装置。
【請求項１２】
上位電極棒の先端部分を容器内の液体の液面の中心線上に向けて折曲し、更にその先端を中心線上まで折曲した位置で下方に向けて垂直に折曲して先端折曲部を形成したことを特徴とする請求項１１に記載の容器の自動容量測定装置。
【請求項１３】
液面検知センサの上位及び下位の電極棒間に交流電流を流すようにしたことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の容器の自動容量測定装置。
【請求項１４】
液面検知センサの上位及び下位の電極棒を耐食性に優れた金属材で構成したことを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれかに記載の容器の自動容量測定装置。
【請求項１５】
耐食性に優れた金属としてプラチナを用いたことを特徴とする請求項１４に記載の容器の自動容量測定装置。
【請求項１６】
先端の高さ位置が異なるとともに水平方向に適宜の間隔を置く上位電極棒及び下位電極棒を有する液面検知センサを備え、この液面検知センサを容器内に挿入させた状態で、上位電極棒の先端が液体に接触したとき或いは液面上に露出したとき、上位及び下位の電極棒が液体を介して導通されること或いは上位及び下位の電極棒の液体を介した導通が断たれることによって液体の液面高さを検知する液面検知方法において、
液面検知センサの上位電極棒を容器内の液体の液面の中心線上に配置させて容器内に挿入させるようにしたことを特徴とする液面検知方法。
【請求項１７】
液面検知センサの上位及び下位の電極棒間に交流電流を流すようにしたことを特徴とする請求項１６に記載の液面検知方法。
【請求項１８】
液面検知センサの上位及び下位の電極棒を耐食性に優れた金属材で構成したことを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載の液面検知方法。
【請求項１９】
耐食性に優れた金属としてプラチナを用いたことを特徴とする請求項１８に記載の液面検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスびん、ペットボトル、ガラスコップ、調味料容器等の容器内に注入した液体の液面高さを検知する液面検知センサ及びそれを用いた液体注入装置及び容器の自動容量測定装置並びに液面検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガラスびん、ペットボトル等の容器に清涼飲料、酒類等の飲料を充填する製造ラインでは、容器の入味線（容器の内容物レベルの位置）まで飲料を充填することにより、所定の容量の飲料を充填しているが、品質を均一にするため、容器の容量が規定の値の範囲内にあるか否かを適宜確認する検査を行っている。また、ガラスびん、ペットボトル等の容器を製造するラインにおいても、容器の容量が規定の値の範囲内にあるか又は規定の容量を充填したときに容器の入味線高さが規定の範囲内にあるか、容器の出荷前に適宜確認する検査を行っている。
【０００３】
従来、容器の容量が規定の範囲内にあるか検査を行う装置として、特許文献１に記載される自動容量測定装置がある。この装置は、図４乃至図８に示すように、載置した容器Ｐの重量を測定する計量台１１と、容器Ｐ内に液体を注入する給水管１２と、容器Ｐ内に注入された液体の液面高さを検知する液面検知センサ１３と、容器Ｐ内に注入する液体の温度を検知する温度検知センサ１４と、容器の天面を検知する天面検知センサ１５と、給水管１２を制御し、かつ、液面検知センサ１３、温度検知センサ１４、天面検知センサ１５からの検知信号及び計量台からの測定信号により容器の入味線容量を演算する制御手段１６とを備える。
【０００４】
制御手段１６は、容器Ｐの風袋重量の測定信号を計量台１１から受け、天面検知センサからの検知信号により容器Ｐの高さ及び入味線までの高さを演算し、入味線までの高さまで液体を注入した後に給水管１２による液体の注入を停止するとともにそのときの容器Ｐの総重量の測定信号を計量台１１から受け、温度検知センサ１４が検知した液体の温度から液体の密度を演算し、容器Ｐの総重量から容器Ｐの風袋重量を減算して容器Ｐに注入された液体の重量を算出し、この液体の重量を液体の密度で除算することによって入味線までの容量を算出する。また、入味線容量を算出後に、給水管１２が更に液体を天面まで注入した後、満注時における容器Ｐの総重量の測定信号を計量台１１から受け、満注時における容器Ｐの総重量から容器Ｐの風袋重量を減算して容器Ｐに注入された液体の重量を算出し、この液体の重量を液体の密度で除算することによって満注時における容量を算出し、満注容量から入味線容量を減算して、入味線まで液体を注入したときの容器Ｐの空隙容量を算出する。
【０００５】
給水管１２は、注入量を精密にするために径が小さい微小給水管１７を備えており、制御手段１６は容器Ｐ内に注入した液量に応じて用いる給水管１２及び微小給水管１７を切換える。
【０００６】
給水管１２の下端部には液面検知センサ１３が一体に備えられており、給水管１２は駆動手段１８により上下移動可能であり、給水管１２を容器Ｐ内の下方に挿入して給水管１２から液体の注入を開始し、液面検知センサ１３の検知により給水管１２と液面とが所定の間隔を保持するように給水管１２を除々に上方に移動させる。
【０００７】
給水管１２は、容器Ｐに注入した液体を吸う吸水ノズル１９を備えており、給水管１２及び微小給水管１７が容器Ｐの入味線又は天面を超えて過剰に液体を注入し、吸水ノズル１９が過剰な液体を液面検知センサ１３の検知により液面と容器Ｐの入味線又は天面の位置とが面一になるように吸水する。
【０００８】
満注容量測定又は入味線容量の測定が終了した後に容器Ｐ内の液体を排水する排水手段２０を備えており、排水手段２０は容器Ｐを把持して容器Ｐの開口を下に向ける反転機構２１と、容器Ｐから吐出される液体を受ける排水受け２２とを備える。
【０００９】
以上のように構成された自動容量測定装置は、以下のようにして使用する。まず、計量台１１に容器Ｐを載置すると、計量台１１が容器Ｐの風袋重量の測定し、測定した容器Ｐの風袋重量の測定信号を制御手段１６に発する。風袋重量の測定が終了した後、給水管１２が降下して天面検知センサ１５が容器Ｐの天面を検知し、検知した容器Ｐの天面の検知信号を制御手段１６に発する。この検知信号を受けた制御手段１６は、容器Ｐの高さ及び入味線高さを演算する。そして、給水管１２が下降して容器Ｐ内に挿入され、給水管１２が容器Ｐの底面から所定の間隔を置いて停止位置に到達したときに、吸水管１２の下降を停止する。
【００１０】
給水管１２の下降が停止した後、給水管１２による液体の注入を開始する。この注入時において、始めは液体の注入を迅速に行うために径の大きい給水管１２を用いて容器Ｐ内に液体を迅速に注入する。このとき、液体の温度を温度検知センサ１４が検知し、検知した液体の温度信号を制御手段１６に発する。給水管１２によって容器Ｐ内に注入された液体の液面を液面検知センサ１３が検知すると、給水管１２は液面との間に所定の間隔を保持しつつ徐々に上昇する。そして、容器Ｐ内の液体の液面高さが容器Ｐの入味線に近づくと、注入量を精密にするために径の小さい微小給水管１７を用いて液体を注入する。その後、所定重量よりも少し多い量の液体を注入した後、液体の注入を停止し、この後、吸水ノズル１９が過剰な液体を液面と容器Ｐの入味線とが面一になるように吸水する。この吸水により液体の液面と容器Ｐの入味線とが面一になったとき、吸水ノズル１９による吸水を停止して容器の入味線までの液体の注入が終わる。
【００１１】
容器Ｐの入味線までの液体の注入が終わると、計量台１１が入味線容量時の容器Ｐの総重量を計測し、測定した容器Ｐの総重量の測定信号を制御部に発する。制御手段１６は、容器の総重量から容器Ｐの風袋重量を減算することにより、容器Ｐに注入された液体の重量を算出し、この液体の重量を温度検知センサ１４からの検知信号により演算した液体の密度で除算することによって入味線容量を算出する。
【００１２】
入味線容量を算出後、給水管１２が再び下降し、液面検知センサ１３が容器Ｐ内の液面を検知すると、給水管１２の下降が停止する。給水管１２の下降が停止した後、微小給水管１７による液体の注入を開始するとともに、給水管１２は液面との間隔を保持しつつ徐々に上昇する。そして、容器Ｐ内の液体の液面が容器Ｐの天面を少し超えたとき、微小給水管１７による液体の注入が停止し、この後、吸水ノズル１９が容器Ｐの天面から表面張力により盛り上がっている過剰な液体を液面と容器Ｐの天面が面一になるように吸水する。この吸水により液体の液面と容器Ｐの天面とが面一になったとき、吸水ノズル１９による吸水を停止して容器Ｐの天面までの液体の注入が終わる。
【００１３】
その後、給水管１２が再び上昇し、微小給水管１７及び吸水ノズル１９を容器Ｐの液体から引き抜く。この状態で、計量台１１は、天面まで液体が注入された容器Ｐの総重量を測定し、測定した容器Ｐの総重量の測定信号を制御手段１６に発する。
【００１４】
制御手段１６は、満注時における容器Ｐの総重量から容器Ｐの風袋重量を減算して容器Ｐに注入された液体の重量を算出し、算出した液体の重量を液体の密度で除算することによって注入された液体の満注容量を算出する。この液体の満注容量から入味線容量を減算して、入味線から天面までの容器Ｐの空間空隙容量を算出する。これによって、入味線容量に液体を注入した後の容器Ｐの空隙容量を自動測定することができる。
【００１５】
満注容量の測定が終了すると、排出手段２０が測定の終わった容器Ｐを把持しつつ容器の開口を下に向けるように反転し、測定の終わった容器Ｐの液体を排水する。
【００１６】
【特許文献１】特開２００２―２０２１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところで、前述した容器の自動容量測定装置の液面検知センサ１３は、図７及び図８に示すように、先端（下端）の高さ位置が異なる上位電極棒１３a及び下位電極棒１３ｂを有し、この上位電極棒１３ａ及び下位電極棒１３ｂを給水管１２、微小給水管１７及び吸水ノズル１９とともに容器Ｐ内に挿入させた状態において、液体の注入或いは吸水により容器Ｐ内の液体の液面が上昇或いは下降し、上位電極棒１３aの先端が液体に接触したとき或いは液面上に露出したとき、上位及び下位の電極棒１３ａ，１３ｂが液体を介して導通されること或いは上位及び下位の電極棒１３ａ，１３ｂの液体を介した導通が断たれることにより、上位電極棒１３ａの先端が液面と一致する高さに位置していると判定し、それによって容器Ｐ内の液体の液面高さを検知するものである。上位電極棒１３ａ及び下位電極棒１３ｂは、ストレート管で構成される給水管１２の先端（下端）外周部に収縮チューブ２３によって支持され、その先端部分が水平方向に適宜の間隔を置いてストレートな状態で給水管１２の先端１２ａより下方に突出している。
【００１８】
しかしながら、従来の液面検知センサ１３は、上位電極棒１３ａ及び下位電極棒１３ｂが水平方向に適宜の距離を置いて配置され、かつ、その上位電極棒１１ａ及び下位電極棒１１ｂの先端部分がストレートな状態で給水管１２の先端１２ａより下方に突出した構造であるため、以下の如き問題がある。即ち、容器Ｐ内の液体の液面高さを高精度に検知するには、容器Ｐの口部付近の内径が細いような場合、液体の液面が凹状のメニスカス曲線を形成するため、液面高さを液面の中心で検知する必要がある。ところが、液面検知センサ１３は、上位電極棒１３ａ及び下位電極棒１３ｂを水平方向に適宜の間隔を置いて配置し、かつ、その上位電極棒１１ａ及び下位電極棒１１ｂの先端部分をストレートな状態で給水管１２の先端１２ａより下方に突出した構造であるから、給水管１２の中心線と上位電極棒１３ａ及び下位電極棒１３ｂとの間には偏差距離（上位電極棒１３ａ及び下位電極棒１３ｂ間の中心距離）が存在し、給水管１２の中心線と容器Ｐの中心線とを一致した通常の状態で給水管１２を容器Ｐ内に挿入した場合には、上位電極棒１３ａの先端が液面の中心から偏差距離外れたところに位置し、これでは液体の液面高さをその中心から偏差距離外れた位置で検知することとなり、高精度に液体の液面高さの検知することができないという問題がある。
【００１９】
本発明は、前述したような従来の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、容器内の液体の液面高さを高精度に検知することが可能な液面検知センサ及びそれを用いた液体注入装置、容器の自動容量測定装置並びに液体検知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記目的を達成するため、本発明は、先端の高さ位置が異なるとともに水平方向に適宜の間隔を置く上位電極棒及び下位電極棒を有し、この上位電極棒及び下位電極棒を容器内に挿入させた状態で、上位電極棒の先端が液体に接触したとき或いは液面上に露出したとき、上位及び下位の電極棒が液体を介して導通されること或いは上位及び下位の電極棒の液体を介した導通が断たれることによって液体の液面高さを検知する液面検知センサにおいて、上位電極棒及び下位電極棒を容器内に挿入させたとき、上位電極棒は、その先端を容器内の液体の液面の中心線上に接近するように形成させていることを特徴とする液面検知センサである。
【００２１】
好ましくは、上位電極棒の先端部分を容器内の液体の液面の中心線上に向けて折曲し、更にその先端を中心線上まで折曲した位置で下方に向けて垂直に折曲して先端折曲部を形成したことを特徴とする。また、上位及び下位の電極棒間に交流電流を流すようにしたことを特徴とする。更に、上位及び下位の電極棒を耐食性に優れた金属材で構成したことを特徴とする。
【００２２】
上記のように構成された発明の液面検知センサによれば、上位電極棒及び下位電極棒を容器内に挿入すると、上位電極棒の先端が容器内の液体の液面の中心線上に位置するため、容器内の液体の液面高さを液面の中心で検知することが可能であり、高精度に容器内の液体の液面高さを検知し得る。また、上位電極棒の先端折曲部が容器の中心線上に位置するため、容器内の液体の液面径の大小に関係なく容器内の液体の液面の検知が可能である。また、上位電極棒及び下位電極棒において電気化学反応（電蝕）が起こることがなくなり、上位電極棒及び下位電極棒の電蝕による腐食の発生を抑制して液面の検知精度の低下を防止することができる。更に、上位導電棒及び下位電極棒の錆等の発生を抑制することが可能であり、長期間にわたって上位電極棒及び下位電極棒の導電性の安定化を図ることができる。
【００２３】
また、本発明は、容器内に挿入されて液体を注入する給水管と、容器内に注入された液体の液面高さを検知する液面検知センサとを備え、液面検知センサは、先端の高さ位置が異なるとともに水平方向に適宜の間隔を置いて給水管の先端外周部に取り付けられた上位電極棒及び下位電極棒を有し、容器内に給水管とともに挿入された状態で、上位電極棒の先端が液体に接触したとき或いは液面上に露出したとき、上位及び下位の電極棒が液体を介して導通されること或いは上位及び下位の電極棒の液体を介した導通が断たれることによって液体の液面高さを検知するようにした液体注入装置において、液面検知センサの上位電極棒及び下位電極棒を容器内に挿入させたとき、上位電極棒は、その先端を容器内の液体の液面の中心線上に接近するように形成させていることを特徴とする液体注入装置である。
【００２４】
好ましくは、上位電極棒の先端部分を容器内の液体の液面の中心線上に向けて折曲し、更にその先端を中心線上まで折曲した位置で下方に向けて垂直に折曲して先端折曲部を形成したことを特徴とする。また、上位及び下位の電極棒間に交流電流を流すようにしたことを特徴とする。更に、上位及び下位の電極棒を耐食性に優れた金属材で構成したことを特徴とする。
【００２５】
上記のように構成されたこの発明の液体注入装置によれば、給水管をその中心線が容器の中心線に一致した通常の状態で容器内に挿入すると、上位電極棒の先端が容器内の液体の液面の中心線上に位置するため、容器内の液体の液面高さを液面の中心で検知することが可能であり、高精度に容器内の液体の液面高さを検知し得る。また、上位電極棒の先端折曲部が容器の中心線上に位置するため、容器内の液体の液面径の大小に関係なく容器内の液体の液面の検知が可能である。また、上位電極棒及び下位電極棒において電蝕が起こることがなくなり、上位電極棒及び下位電極棒の電蝕による腐食の発生を抑制して液面の検知精度の低下を防止することができる。更に、上位導電棒及び下位電極棒の錆等の発生を抑制することが可能であり、長期間にわたって上位電極棒及び下位電極棒の導電性の安定化を図ることができる。
【００２６】
また、本発明は、容器の重量を測定する計量台と、容器内に挿入されて液体を注入する給水管と、容器内に注入された液体の液面高さを検知する液面検知センサと、容器内に注入する液体の温度を検知する温度検知センサと、容器の天面を検知する天面検知センサと、給水管を制御し、かつ、液面検知センサ、温度検知センサ、天面検知センサからの検知信号及び計量台からの測定信号により容器の入味線容量、満注容量、空隙容量又は入味線高さを演算する制御手段とを備え、液面検知センサは、先端の高さ位置が異なるとともに水平方向に適宜の間隔を置いて給水管の先端外周部に取り付けられた上位電極棒及び下位電極棒を有し、容器内に給水管とともに挿入された状態で、上位電極棒の先端が液体に接触したとき或いは液面上に露出したとき、上位及び下位の電極棒が液体を介して導通されること或いは上位及び下位の電極棒の液体を介した導通が断たれることによって液体の液面高さを検知するようにした容器の自動容量測定装置において、液面検知センサの上位電極棒及び下位電極棒を容器内に挿入させたとき、上位電極棒は、その先端を容器内の液体の液面の中心線上に接近するように形成させていることを特徴とする容器の自動容量測定装置である。
【００２７】
好ましくは、上位電極棒の先端部分を容器内の液体の液面の中心線上に向けて折曲し、更にその先端を中心線上まで折曲した位置で下方に向けて垂直に折曲して先端折曲部を形成したことを特徴とする。また、上位及び下位の電極棒間に交流電流を流すようにしたことを特徴とする。更に、上位及び下位の電極棒を耐食性に優れた金属材で構成したことを特徴とする。
【００２８】
上記のように構成されたこの発明の容器の自動容量測定装置によれば、給水管をその中心線が容器の中心線に一致した普通の状態で容器内に挿入すると、上位電極棒の先端が容器内の液体の液面の中心線上に位置するため、容器内の液体の液面高さを液面の中心で検知することが可能であり、高精度に容器内の液体の液面高さを検知し得る。また、上位電極棒の先端折曲部が容器の中心線上に位置するため、容器内の液体の液面径の大小に関係なく容器内の液体の液面の検知が可能である。また、上位電極棒及び下位電極棒において電蝕が起こることがなくなり、上位電極棒及び下位電極棒の電蝕による腐食の発生を抑制して液面の検知精度の低下を防止することができる。更に、上位導電棒及び下位電極棒の錆等の発生を抑制することが可能であり、長期間にわたって上位電極棒及び下位電極棒の導電性の安定化を図ることができる。
【００２９】
更に、本発明は、先端の高さ位置が異なるとともに水平方向に適宜の間隔を置く上位電極棒及び下位電極棒を有する液面検知センサを備え、この液面検知センサを容器内に挿入させた状態で、上位電極棒の先端が液体に接触したとき或いは液面上に露出したとき、上位及び下位の電極棒が液体を介して導通されること或いは上位及び下位の電極棒の液体を介した導通が断たれることにより液体の液面高さを検知する液面検知方法において、液面検知センサの上位電極棒を容器内の液体の液面の中心線上に配置させて容器内に挿入させるようにしたことを特徴とする液面検知方法である。
【００３０】
好ましくは、上位及び下位の電極棒間に交流電流を流すようにしたことを特徴とする。また、上位及び下位の電極棒を耐食性に優れた金属材で構成したことを特徴とする。
【００３１】
上記のように構成されたこの発明の液面検知方法によれば、上位電極棒の先端が容器内の液体の液面の中心線上に位置するため、容器内の液体の液面高さを液面の中心で検知することが可能であり、高精度に容器内の液体の液面高さを検知し得る。また、上位電極棒及び下位電極棒において電蝕が起こることがなくなり、上位電極棒及び下位電極棒の電蝕による腐食の発生を抑制して液面の検知精度の低下を防止することができる。更に、上位導電棒及び下位電極棒の錆等の発生を抑制することが可能であり、長期間にわたって上位電極棒及び下位電極棒の導電性の安定化を図ることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、容器内の液体の液面高さを液面の中心で検知することが可能であり、高精度に容器内の液体の液面高さを検知し得る液面検知センサ及びそれを用いた液体注入装置、容器の自動容量測定装置並びに液体検知方法を提供することができる。
【００３３】
また、液面検知センサの上位電極棒及び下位電極棒の電蝕の発生を抑制することができるため、液面検知センサの導電性の安定化を図ることが可能であるとともに、液面高さの検知精度の長期にわたって維持することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、添付図面に基づいて本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００３５】
図１乃至図３は本発明の液面検知センサの一実施形態を示し、図１は液面検知センサの正面図、図２は液面検知センサの側面断面図、図３は液面検知センサの拡大底面図である。
【００３６】
図１乃至図３において、１は容器Ｐ内に挿入されて飲料水等の液体を注入する給水管、２は給水管１の先端部（下端部）に付設された容器Ｐ内の液体の液面高さを検知する液面検知センサ、３及び４は給水管１の外周部に軸線方向に沿って付設された容器Ｐ内に液体を精密に充填するために用いられる微小給水管及び吸水ノズルである。
【００３７】
給水管１は、容器内に挿入可能なストレート管で構成され、図示しない駆動手段により上下移動可能であり、容器Ｐ内の下方に挿入して液体の注入を開始し、液面検知センサ２の検知により先端１ａと液面とが所定の間隔を保持するように除々に上方に移動する。
【００３８】
液面検知センサ２は、先端の高さ位置が異なる上位電極棒２a及び下位電極棒２ｂを有し、上位及び下位の電極棒２ａ，２ｂ間には、交流電源の交流電圧が印加されており、給水管１とともに容器Ｐ内に挿入された状態において、液体の注入により容器Ｐ内の液体の液面が上昇して上位及び下位の電極棒２ａ，２ｂの先端が液体に接触すると、この液体を介して上位及び下位の電極棒２ａ，２ｂ間に交流電流が流れるようになっている。そして、液面検知センサ２は、上位及び下位の電極棒２ａ，２ｂ間に流れる交流電流を検出することで、上位電極棒２ａの先端が液面と一致する高さに位置していると判定し、それによって容器内の液体の液面を検知するものである。上位電極棒２ａ及び下位電極棒２ｂは、給水管１の外周部に収縮チューブ５によって支持され、その先端部分が給水管１の先端１ａより下方に突出している。しかも、上位電極棒２ａ及び下位電極棒２ｂは、給水管１の外周部上において互いに１８０°対向して水平方向に適宜の間隔を置いた状態で配置されている。上位電極棒２ａの先端部分は、給水管１の中心線上に向けて斜め下方に折曲し、更にその先端を給水管１の中心線上まで折曲した位置で下方に向けて垂直に折曲して先端折曲部２ａ’を形成している。一方、下位電極棒２ｂは、上位電極棒２ａの先端部分との間に充分な間隔（互いに触れ合うことがない間隔）を設けるため、先端部分手前を給水管１の中心線に対して外方に向けて斜め下方に若干折曲している。上位電極棒２ａ及び下位電極棒２ｂは、本実施の形態では、プラチナにより製作されている。プラチナは、耐食性に優れており、上位電極棒２ａ及び下位電極棒２ｂの錆等の発生を抑止し、長期間にわたって上位電極棒２ａ及び下位電極棒２ｂの導電性の安定化を図ることができる。
【００３９】
微小給水管３及び吸水ノズル４は、給水管１の外周部に軸線方向に付設され、上位電極棒２ａ及び下位電極棒２ｂとともに収縮チューブ５によって支持されている。微小給水管３及び吸水ノズル４は、給水管１の外周部上において互い１８０°対向して配置され、その先端部分が給水管１の先端１ａより下方に突出しているとともに、更に先端が上位電極棒２ａ及び下位電極棒２ｂの先端より下方に位置している。しかも、微小給水管３及び吸水ノズル４は、給水管１の外周部上において上位電極棒２ａ及び下位電極棒２ｂと９０°の間隔を置いて配置されている。
【００４０】
上記構成において、計量台（図示せず）で容器Ｐの風袋重量の測定が終了した後、給水管１が降下して天面検知センサ（図示せず）が容器Ｐの天面を検知し、検知した容器Ｐの天面の検知信号を受けた制御手段（図示せず）は、容器Ｐの高さ及び入味線高さを演算する。そして、給水管１が下降して容器Ｐ内に挿入され、給水管１が容器Ｐの底面から所定の間隔を置いて停止位置に到達したときに、給水管１の下降を停止する。
【００４１】
給水管１が下降を停止すると、給水管１による液体の注入を開始する。この注入時において、始めは液体の注入を迅速に行うために径の大きい給水管１を用いて容器Ｐ内に液体を迅速に注入する。このとき、液体の温度を温度検知センサ（図示せず）が検知し、検知した液体の温度信号を制御手段に発する。給水管１により容器Ｐ内に液体を注入すると、容器Ｐ内に次第に液体が溜まってきて液面が上昇し、液面検知センサ２の下位電極棒２ｂの先端が液体中に浸漬し、更に液面が上昇して上位電極棒２ａの先端折曲部２ａ’が液体に接触すると、上位及び下位の電極棒２ａ，２ｂが液体を介して導通状態となって上位及び下位の電極棒２ａ，２ｂ間に交流電流が流れ、この交流電流を検出することにより容器Ｐ内の液体の液面高さを検知する。給水管１により容器Ｐ内に注入された液体の液面を液面検知センサ２が検知すると、給水管１は液面との間に所定の間隔を保持しつつ徐々に上昇する。そして、容器Ｐ内の液体の液面高さが容器Ｐの入味線に近づくと、注入量を精密にするために径の小さい微小給水管３を用いて液体を注入する。その後、所定重量よりも少し多い量の液体を注入した後、液体の注入を停止し、この後、吸水ノズル４が過剰な液体を液面と容器Ｐの入味線とが面一になるように吸水する。この吸水ノズル４により過剰な液体を吸水すると、この吸水により容器Ｐ内の液面が降下し、液体の液面と容器Ｐの入味線とが面一になったとき、上位電極棒２aの先端折曲部２ａ’が液面上に露出して上位及び下位の電極棒２ａ，２ｂの液体を介した導通状態が断たれることにより容器Ｐ内の液体の液面高さを検知し、吸水ノズル４による吸水を停止して容器の入味線までの液体の注入が終わる。
【００４２】
容器Ｐの入味線までの液体の注入が終わると、給水管１を再び上昇させることにより、給水管１を容器Ｐ内から引き抜く。この状態で、計量台が入味線容量時の容器Ｐの総重量を計測し、測定した容器Ｐの総重量の測定信号を受けた制御手段は、容器の総重量から容器Ｐの風袋重量を減算して容器Ｐに注入された液体の重量を算出し、この液体の重量を温度検知センサからの検知信号により演算した液体の密度で除算することによって入味線容量を算出する。
【００４３】
入味線容量を算出後、給水管１が再び下降し、液面検知センサ２の上位及び下位の電極棒２ａ，２ｂの先端が液体に接触すると、上位及び下位の電極棒２ａ，２ｂが液体を介して導通状態となって容器Ｐ内の液体の液面高さを検知する。液面検知センサ２が容器Ｐ内の液面を検知すると、給水管１の下降が停止して微小給水管３による液体の注入を開始するとともに、給水管１は液面との間隔を保持しつつ徐々に上昇し、容器Ｐ内の液体の液面が容器Ｐの天面を少し超えたとき、微小給水管３による液体の注入が停止し、この後、吸水ノズル４が容器Ｐの天面から表面張力により盛り上がっている過剰な液体を液面と容器Ｐの天面が面一になるように吸水する。この吸水により液体の液面と容器Ｐの天面とが面一になったとき、上位電極棒２aの先端折曲部２ａ’が液面上に露出して上位及び下位の電極棒２ａ，２ｂの液体を介した導通状態が断たれることにより容器Ｐ内の液体の液面高さを検知し、吸水ノズル４による吸水を停止して容器Ｐの天面までの液体の注入が終わる。
【００４４】
その後、給水管１が再び上昇し、微小給水管３及び吸水ノズル４を容器Ｐの液体から引き抜く。この状態で、計量台が天面まで液体が注入された容器Ｐの総重量を測定し、測定した容器Ｐの総重量の測定信号を受けた制御手段は、満注時における容器Ｐの総重量から容器Ｐの風袋重量を減算して容器Ｐに注入された液体の重量を算出し、算出した液体の重量を液体の密度で除算することによって注入された液体の満注容量を算出する。この液体の満注容量から入味線容量を減算して、入味線から天面までの容器Ｐの空間空隙容量を算出する。これによって、入味線容量に液体を注入した後の容器Ｐの空隙容量を自動測定することができる。満注容量の測定が終了すると、排出手段（図示せず）が測定の終わった容器Ｐを把持しつつ容器の開口を下に向けるように反転し、測定の終わった容器Ｐの液体を排水する。
【００４５】
本実施の形態では、液面検知センサ２の上位電極棒２ａの先端折曲部２ａ’が給水管１の中心線上に位置するように形成されているから、給水管１の中心線と容器Ｐの中心線とが一致した通常の状態で給水管１を容器Ｐ内に挿入すると、上位挿入極棒２ａの先端折曲部２ａ’が容器Ｐ内の液体の液面の中心線上に位置することにより、液体の液面高さを液面の中心で検知することができ、口部付近の内径が細い容器であっても高精度に容器内の液体の液面高さを検知し得る。
【００４６】
また、本実施の形態では、液面検知センサ２の上位及び下位の電極棒２ａ，２ｂ間に交流電流を流すようにしたから、下記の如き利点を有する。即ち、液面検知センサ２の上位及び下位の電極棒２ａ，２ｂ間に直流電流を流した場合、上位電極棒２ａ及び下位電極棒２ｂにおいて電気化学反応（電蝕）が起こっていたが、液面検知センサ２の上位及び下位の電極棒２ａ，２ｂ間に交流電流を流した場合、上位電極棒２ａ及び下位電極棒２ｂにおいて電気化学反応（電蝕）が起こらないから、上位電極棒２ａ及び下位電極棒２ｂの電蝕による腐食の発生を抑制して検知精度の低下を防止し得る。
【００４７】
更に、本実施の形態では、液面検知センサ２の上位電極棒２ａ及び下位電極棒２ｂを耐蝕性に優れたプラチナにより製作しているから、上位導電棒２ａ及び下位電極棒２ｂの錆等の発生を抑制し、長期間にわたって上位電極棒２ａ及び下位電極棒２ｂの導電性の安定化を図ることができる。
【００４８】
尚、本実施の形態では、液面検知センサ２の下位電極棒２ｂは、上位電極棒２ａの先端部分との間に充分な間隔を設けるため、先端部分手前を給水管１の中心線に対して外方に向けて斜め下方に若干折曲しているが、互いに触れ合うことがない間隔があれば、先端部分手前を給水管１の中心線に対して外方に向けて斜め下方に若干折曲しなくても構わない。
【００４９】
また、本実施の形態では、液面検知センサ２の上位電極棒２ａ及び下位電極棒２ｂをプラチナで構成しているが、プラチナに限定されず、耐食性に優れた金属材、例えばチタン等を用いることができる。
【００５０】
また、本実施の形態では、本発明に係る液面検知センサ２を図４乃至図６に示す容器の自動容量測定装置に用いる場合について述べているが、本発明に係る液面検知センサ２は、容器Ｐ内に給水管１により液体を注入するだけの液体注入装置にも用いることができるとともに、単に容器Ｐ内の液体の液面高さを検知するだけの場合にも用いることができる。
【００５１】
更に、本発明は、上記実施の形態の構成に限定されるものではなく、給水管１の中心線と容器Ｐの中心線が一致していない状態においても、液面検知センサ２の上位電極棒２ａの先端部が容器Ｐ内の液体の液面の中心線上にさえ位置していれば、他の構成を採用しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の液面検知センサの正面図。
【図２】図１の側面断面図。
【図３】図１の拡大底面図。
【図４】容器の自動容量測定装置の概略正面図。
【図５】図４の自動容量測定装置の測定部を示す側面図。
【図６】測定装置を概略的に示す構成図。
【図７】従来の液面検知センサの正面図。
【図８】図７の側面断面図。
【符号の説明】
【００５３】
１  給水管
２  液面検知センサ
２ａ  上位電極棒
２ａ’  先端折曲部
２ｂ  下位電極棒
３  微小給水管
４  吸水ノズル
５  収縮チューブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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